地熱能量源自於地球內部放射性元素衰變所釋出之能量與儲存於地核熔岩大量熱能。地熱資源總量龐大，根據估計每年傳至地球表面的熱能約有100 PW(1017W)。地熱能有不受天候影響、持續發電與不排放溫室氣體的特性，被視為本世紀重要能源。一般來說地熱能源泛指在儲存在地球地殼的熱能，地熱資源存在於地下的熱岩(Hot Rock)與被包含在碎石與細孔流體中，而這些流體多含有部份鹽溶解其中。這些流體多以液態、少部份以兩相混合的飽合液氣或過熱蒸氣的形態存在。相較於地下的化石能源，這些熱岩和流體所擁有相當龐大的能量。上古時期人們藉由地下的熱液利用地熱資源地熱於煮飯與洗澡等一般家事，直到20世紀初地熱資源則被開發用於工業與商業用途。1904年地熱的蒸氣於義大利Larderello第一次被用於產生電力，在那之後美國、紐西蘭、墨西哥、冰島與菲律賓等在21世紀初約有10,000MWe發電設備裝置量，在非電力運用方面則有100,000MWt。
在進行地熱資源評估時所在地與附近區域的天然地質和地殼構造在判別熱源的定位(深度與位置)與品質(流體化性與溫度)扮演重要的角色。一般而言在板塊邊緣(tectonic plate boundaries) 或是地質方面近期有岩漿活動或火山事件(近1百萬年)的地區其熱通量多高於正常值，這也說明為何過去這些地區例如冰島、紐西蘭、日本(板塊邊緣)、黃石公園(近期火山活動)等和地熱資源有關，而其他地區多未有考慮地熱資源的利用。在已進行開發地熱資源案例中，資源可取得性與所具有之開發潛能是用於判別是否有進行地熱資源開發的主要條件。地熱資源的取得，通常受限於鑽探能力，過去地熱資源開發多利用開採石油或天然氣的鑽探技術，開發地下的儲集層。另一個判別條件是儲集層可產出能量，對於熱液型的系統通常需要有大量的天然流體存在於高岩石滲透率與多孔性的含水層(aquifer)，如此可確保此地熱資源可長期持續產出，且具開發經濟性。然而若熱液型地熱發電的系統水無法自然回補，就必需採用補注的方式維持生產率。
在確認地熱能量具開採價值後，接著是透過數個能量轉換程序將熱能從儲集層中取出。熱拮取的過程需要設計考慮當地的水文、岩性與地質特性的限制條件。一般而言所產生的熱水和蒸氣所具備的能量都被轉換成具有市場價值的產品例如電力、生產用熱或空調熱，地熱轉換成電力的過程和油、天然氣、煤發電過程相似，因為這些相似之處許多油、天然氣、煤發電設備、技術和術語也都被用於發展地熱發電，加速地熱開發技術進步，然而地熱發電仍需要許多特殊的技術例如其更高流量與操作溫度的管流技術或鑽探與鑽孔測量操作等。地熱資源依熱能存在型態或環境或開採所需技術層次，目前共分為熱液(hydrothermal)、地壓(geopressured)、熱乾岩(hot dry rock)及岩漿(magma)等四種類型，目前只有熱液資源利用已經商用化。
近年來隨著鑽探技術的進步，地熱探勘也漸往深層地熱發展。1970年代第一次石油危機Sandia首先開始研究深層地熱資源研究。地殼越深之處溫度越高，而發電設備之操作溫度約高，發電效率更佳。基於上述原因德國、澳洲、美國都針對具龐大潛能的深層地熱資源展開調查，並研究可行之開發與利用方式。美國已建構全國地下10公里之三維地溫梯度資料，德國則建構全國地下9.3公里之三維地溫梯度資料。依照美國現有深層地熱潛能推估，只需截取所有潛能2%之能量，就足已供應美國百年已上電力需求。
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